《常见建筑电气设计容量问题综述》

在建筑电气设计中，容量问题至关重要。首先，用电设备容量统计不准确是常见问题，若高估会造成资源浪费与成本增加，低估则可能导致供电不足。例如在大型商业建筑中，众多商业用电设备的同时系数取值不当就易引发容量偏差。其次，变压器容量选择需谨慎，过大空载损耗大，过小无法满足负荷高峰需求。对于住宅建筑，随着居民用电设备增多，未合理预估远期用电容量会使变压器在后期面临过载风险。此外，应急电源容量不足时，在紧急情况无法保障关键设备运行，对建筑安全造成威胁。

    1、前言

    在建筑电气设计范畴里，供配电设备容量的选择是至关重要的一环。（参考《建筑中文网》）

    在施工图设计阶段中，有时设计容量会留有一定的裕度是为了考虑日后用电设备发展的可能需要，这是合理的。但如果选得过大或过小，除了直接或间接地增加工程造价外还可能发生配电线路上的误动作甚至造成电气事故。

    下面系本人在日常工作往来中所碰到的有关建筑电气设计容量选择为主要题材的综述，仅供同行参考。

    2、配电变压器的选择

    根据国际《jgj/t16-92》：“用电设备容量在250kw或需要变压器容量在160kva以上者应以高压方式供电”的要求，可知凡是有一定建筑规模的工程都将使用电力变压器，但对于如何选择变压器容量的问题上对有些设计者来说还存在误区。认为变压器有功负荷能力，容量应按照计算负荷负载或接近满负载选择。其实这是一种错觉，误认为“满负荷”可以做到物尽其用，节省投资，殊不知虽然变压器是一种效率高在95%以上的电气设备（n=p输出/输入×100≥95%）。但只有当变压器的负荷在0.5-0.6时才可能实现，这也是从发挥变压器最高效率的角度出发来选择变压器容量的首要条件和依据。

    当然最后确定变压器容量时还要综合考虑其它一些因素，例如环境温度的影响，降低温度可以提高变压器的输出功率和减少变压器的损耗，又如变压器台数的合理选择和技术经济比较等等都是影响变压器容量选择的考虑因素。

    至于变压器的过载能力是和起始负荷率、环境温度和通风散热条件等相关的因素有关且只能是应急性质和短时间的。过负载时首要要求不致损坏变压器的绝缘和降低使用帮助为原是，一年四季中高峰用电是可能会超负荷而低谷时又会出现轻载运行。这‘超’、‘轻’负载两者之间的量和时间基本等同时会起到互补的作用，但最好不要超负荷15%.

    过负荷百分数（n）计算公式：

    n=（i-ie）/ie×100%

    式中：i-变压器实际负荷电流；ie-变压器额定电流

    当然对于设置有强迫风冷的变压器其应急过载能力可达40%-50%，而且过载断续时间也可适当延长（但绝不允许过载情况下长期运行），这可由产品的技术条件来确定。

    综合上述各种因素对选择变压器容量的影响，从节能、经济、实用、安全可靠出发，一般选取变压器负荷率在0.65-0.8为宜。

    3、电容无功补偿容量的选择和装置

    目前我国对用电单位的功率因素要求高压供电压者为0.9以上，低压供电者为0.85以上，为此绝大多数的工业与民用建筑采用补偿的办法、即在低压配电室的配电母线上安装若干组电力电容器补偿供电范围内的无功功率以达到提高功率因数的目的，但对于如何正确选择电容器容量的问题上有的设计者错误认为在作施工图设计时只要根据配电变压器容量（kva）的1/3来选取补偿容量（kvar）就可以了。

    例如当变压器容量为1600kav时，选取电容器补偿容量为1600/3=533（kvar）这显然是不正确的。

    众所周知，要使功率因数由cos 1提高到cos2就必须装置补偿电容器的容量为：

    qc-q1-q2=p（tg 1-tg2）

    式中：qc-设置电容器补偿容量，kvar；p-总有功计算负荷，kw；tg 1、tg2-对应于补偿前、后cos 1、cos2正切值

    也可以通过三角函数表查了cos 及tg 的对应值。

    从上述计算分析可知，电容器的无功补偿容量与用电设备的负荷性质、负荷（有功、无功）大小有关，并通过计算求得，而与变压器的容量大小并无任何关系。

    近年来一种具有自愈功能且内装有放电电阻，体积小，介质损耗低，防火，可靠，安全性能高的无功补偿干式电容器已代替旧式的油浸电容器，如国产型号主要有bmmj型，进口产品有abb公司的clmd型等。

    clmd型电容器更具有高容量和放电速度快的特点，单台容量可达83kvar，放电速度可在电容器离开电源后一分钟端电压下降到50v.

    无功补偿电容器在投入运行的瞬间在配电线路上会产生几十倍甚至上百倍额定电流的涌流，因此要求在配电线路上装设专用的切除电容器接触器。

    这种接触器的特点是在产品内部装配有作为限制涌流和强制电容器放电的电阻，这样就能够限制涌流在电容器额定电源20倍之内和保证电容器在下次投入时其端子最大剩余电压≤50v.

    目前国内有b25c-b75c、clc型和进口abb和ua-r型等产品可供选择。

    4、高原地区环境对常用电器设备容量的影响

    根据国家标准，常用低压电器使用环境的海拨高度为≤2000米，如果超出高度，上于海拨每升高100m电器的温升要增大0.1-0.5℃（此时由于气温降低0.5℃-1%，也由于高原熄孤困难的原因对电器的分断容量（能力）也受影响。所以在高海拨地区应用低压电器要认真考虑诸如分断能力、工作电流、绝缘强度等的降容或降低使用条件的问题。

    据了解，abb公司生产的塑壳断路器（mccb）用于海拨5000米的高原地区时其分断能力并不会受到影响。

    5、若干配电设备的设计容量需要注意的问题

    5.1 低压并联电容器线路的刀开关和交流接触器的导体载流量应不小于其负荷（电容器额定电流的1.5倍）。

    5.2 用于计算机的不间断电源其输出功率应大于计算机及各用电设备额功率总和的150%.

    5.3 单台交流电梯和直流电梯供电导体的连续工作载流量应大于铭牌连接工作额定电源（或交流额定输入电流）的1.4倍。

    5.4 可控硅调光装置的零线载面当为三相四线配电时，其截面应为相线截面的二倍。

    5.5 微型断路器（包括漏电断路器）紧密无间隔安装时要考虑降容和检验其截流能力，通常8-9台紧密无间隔安装时大约降容20%.环境温度对开关的额定电流影响也不可忽视，这都可以从产品的技术资料和有关资料中核实。

    5.6 插座额定电流对已知使用设备都应大于设备额定电流的1.25倍，未知使用设备者不应小于10a.

原文网址：http://www.pipcn.com/research/200802/1163.htm